基于直母线族误差的大齿轮在机测量

根据渐开线螺旋面上存在渐开线、螺旋线与直母线三族特征线的性质,提出基于直母线族误差的大齿轮在机综合测量原理。以刃边齿条为工具,测量廓面的直母线族误差,通过误差处理与分析获得齿廓总偏差和螺旋线总偏差。测量方案以机床基准为测量基准,并克服了大齿轮惯性大、运动控制困难的缺点,具有测量精度高和操作简单等特点。最后,以试验验证了该测量原理的正确性与技术的可行性。     

大齿轮误差测量数学模型的建立和仿真分析

基于齿轮啮合理论,采用了刃边齿条形测头在位综合测量直母线偏差的方案。通过测量轮齿廓面上直母线族的各个偏差,确定测量网格,建立了在获得直母线偏差后分离出齿廓偏差和螺旋线偏差的数学模型,并对其进行了仿真分析。文中的数学模型和仿真研究结果为研制直母线测量仪和在线测量系统提供了理论依据。     

基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量新方法

为了测量特大型齿轮齿距偏差,提出了基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距测量新方法。利用激光跟踪仪的大空间测量能力测量齿轮齿槽,分别获得被测特大型直齿轮相邻两条齿距误差曲线。由于被测齿轮直径超过6 000 mm,可以根据点到直线距离公式近似计算单个齿距误差。首先,分析了传统方法下基于激光跟踪仪构建齿轮工件坐标系后的齿距测量模型,并根据特大型直齿轮的特点,提出了基于激光跟踪仪的无坐标系特大型直齿轮齿距误差测量模型。测量模型回避了特大型齿轮工件坐标系的建立,直接对齿槽进行双面接触测量;通过对两条齿槽测量直线进行误差评定即可获得单个齿距最大误差与单个齿距平均误差,通过转站测量实现齿距累积总偏差的测量;最后,采用蒙特卡罗法对不同测量方法的测量不确定度进行仿真分析,得出系统测量不确定度。实验结果表明,提出的基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量方法满足直径6 000 mm以上的8级精度特大型齿轮的单个齿距偏差测量要求,满足直径6 000 mm以上的10级精度特大型齿轮的齿距累积总偏差测量要求。     

齿轮齿廓总偏差视觉测量方法研究

针对中小模数齿轮高速、高精度测量困难的问题,提出一种基于机器视觉的齿轮齿廓总偏差测量方法。在构建视觉测量系统的基础上,对于获取的齿轮数字图像进行高斯滤波、边缘提取等处理,得到齿轮齿廓的亚像素边缘。由于齿轮中心位置对齿廓总偏差的影响较为敏感,则通过半径约束的方法拟合标定圆盘中的圆孔中心数据,得到较为准确的齿轮中心位置。最后根据建立的数学模型实现齿廓总偏差的测量。通过实验可知,该测量方法与三坐标测量法得到的测量结果具有较高一致性,最大绝对误差不超过3μm,且齿轮中心位置误差对齿廓总偏差的影响为其误差值的1/4。实验结果说明,采用该测量方法进行测量时,可以准确反映齿轮的齿廓总偏差,满足测量精度达到微米级的要求。     

端面弧齿联轴节加工参数误差对齿面误差的影响

为了研究机床加工参数调整误差对端面弧齿联轴节齿面几何精度的影响,推导了含多个加工参数调整误差的端面弧齿通用偏差齿面方程;结合齿面偏差(描述偏差理论齿面对标准齿面的偏离)、节距偏差两个误差指标,构建出轮齿齿面几何误差分析模型。并辅以实例分析轮齿磨削加工时各参数调整误差对其节距偏差及齿面偏差的影响,绘制了关系图定量描述其影响。     

直齿锥齿轮热后加工工艺装备设计研究

对直齿锥齿轮加工工艺过程控制中的工艺装备提出一套新型优化设计方案和加工制做方法,用于控制直齿锥齿轮分度圆锥母线与基准轴心线的几何偏心、齿圈跳动△Fr和轴交角综合误差△F'ri∑以及安装距极限偏差△fAM,保证直齿锥齿轮副在锥顶重合、节锥相切条件下正确啮合,提高直齿锥齿轮制造加工精度.     

3903A型CNC齿轮测量中心

3903A型CNC齿轮测量中心是哈尔滨量具刃具集团有限责任公司新开发的一种综合性齿轮测量仪器。该仪器可以测量直齿、斜齿渐开线圆柱齿轮、内齿轮、剃齿刀和插齿刀的齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距累积偏差、齿距偏差、径向跳动以及测量滚刀的齿形误差(包括刃口齿形、齿背齿形)、三转内(一转内)切削刃的螺旋线误差、啮合线误差等。此外,     

极坐标法测量齿廓偏差的坐标系建立误差补偿

为提升极坐标法测量渐开线齿廓偏差的精度,研究了坐标系建立误差补偿,构建了极坐标法测量齿廓偏差的测量模型和坐标系建立误差补偿模型.以ISO 0级精度齿轮为例,借助齿轮测量中心的数字孪生体和物理平台进行了仿真和实验研究,分析了坐标系建立误差对齿廓偏差的影响,并对齿廓偏差进行误差补偿.研究表明,坐标系建立误差对极坐标法测量齿廓形状偏差的影响可忽略不计,对齿廓总偏差和齿廓斜率偏差均有显著影响;坐标系建立误差补偿的方向对齿廓偏差有不同影响,其中X方向的坐标系建立误差对其影响最显著;提出的误差补偿方法可使齿廓偏差达到不加载坐标系建立误差时的0级精度,为提升齿廓偏差的测量精度提供了有效途径.     

降低齿轮齿距累积偏差的方法

为了减小齿轮磨削加工中的磨床系统分度误差,提高齿轮加工精度,分析了齿轮磨床分度误差、齿轮安装偏心和齿轮齿距偏差之间的关系,获得了分度误差的计算方法,并计算出了齿轮磨床的分度误差。依据计算得到的分度误差值调整磨床,降低磨床分度误差,减小齿轮齿距累积偏差,提高了齿轮加工精度。以Y7125大平面砂轮磨齿机床为例验证了提出方法的可行性。建立了齿轮安装偏心和齿廓偏差的数学模型,求出了齿轮安装偏心的幅值和相位角,然后由齿轮安装偏心、磨床分度误差和齿轮齿距偏差的关系得到磨床的分度误差值。根据计算得到的分度误差值调整磨床分度盘,使磨床的分度误差从17.7μm减少为3.3μm,被加工齿轮的齿距累积总偏差由46.9μm降低到11.5μm,齿距精度达到三级。验证结果表明,按照这种方法调整磨床可以快速有效地降低磨床的系统分度误差,从而降低齿轮的齿距累积偏差。     

Reduction of cumulative pitch deviation for gears in grinding machines

为了减小齿轮磨削加工中的磨床系统分度误差,提高齿轮加工精度,分析了齿轮磨床分度误差、齿轮安装偏心和齿轮齿距偏差之间的关系,获得了分度误差的计算方法,并计算出了齿轮磨床的分度误差.依据计算得到的分度误差值调整磨床,降低磨床分度误差,减小齿轮齿距累积偏差,提高了齿轮加工精度.以Y7125大平面砂轮磨齿机床为例验证了提出方法的可行性.建立了齿轮安装偏心和齿廓偏差的数学模型,求出了齿轮安装偏心的幅值和相位角,然后由齿轮安装偏心、磨床分度误差和齿轮齿距偏差的关系得到磨床的分度误差值.根据计算得到的分度误差值调整磨床分度盘,使磨床的分度误差从17.7 μm减少为3.3μm,被加工齿轮的齿距累积总偏差由46.9 μm降低到11.5 μm,齿距精度达到三级.验证结果表明,按照这种方法调整磨床可以快速有效地降低磨床的系统分度误差,从而降低齿轮的齿距累积偏差.     

齿条刃边测头在机测量大型齿轮直母线误差的原理与技术研究

在分析渐开线廓面特性的基础上 ,提出并实施了采用齿条刃边测头方案 ,依托大型精密齿轮加工机床 ,对大型齿轮直母线误差进行在机测量的原理与技术 ;建立了直母线误差数据的评定模型 ;给出了测量实例     

测头半径对1级渐开线样板齿廓偏差测量的影响

按齿轮渐开线样板国家标准推荐,1级齿轮渐开线样板的齿廓形状偏差需从展开长度3或5 mm开始计值,齿根部非计值区间对应渐开线弧长仅为0.03～0.18 mm,导致1级齿轮渐开线样板齿根部的渐开线齿廓难以精确测量。为了能更好发挥1级齿轮渐开线样板的量值精准传递作用,分析了1级齿轮渐开线样板结构的特殊性以及测头半径对渐开线齿廓偏差测量结果的影响,结果表明,在齿根展开角误差时,测头半径引入的测量误差会随着测头半径的增大而增大,并随着展开长度的减小而增大,在基圆附近的测量误差可以达到齿廓偏差的50%～200%;当仅渐开线齿面存在加工误差时,测头半径引入的测量误差和展开长度受影响的范围会随着测头半径的增大和被测渐开线基圆半径的增大而增大,在齿根部展开长度10%的范围内测量误差约齿廓形状偏差的10%～60%。通过选取测头半径r_p=0.5和2.5 mm的测头对同一齿轮渐开线样板验进行了测量实验验证了上述结论。研究为1级齿轮渐开线样板的精密制造、精密测量及使用展开长度区间选取提供了支持。     

齿轮特征线统一模型及在齿轮三维误差评定中的应用

表征渐开螺旋齿轮的特征线有多种,广为熟知的是几何意义明确的渐开线和螺旋线。其实齿面上还有法向啮合齿形、接触线等工程价值突出的其他特征线。但特征线增多带来了两个问题,一是复杂的特征线方程彼此不关联,数学上缺乏统一性;二是除了渐开线和螺旋线,其他特征线没有测量手段,缺乏可测性。据渐开线齿轮传动的特点,将齿面特征线映射到啮合平面里,发现齿面上各条特征线在啮合平面里都有各自对应的二维直线,以此建立直线模型统一表达了齿面各种特征线;基于齿轮三维误差测量数据和特征线统一模型,提出了各种特征线偏差的提取方法,应用于测量实践,通过与通用齿轮仪器测量的渐开线偏差和螺旋线偏差作比对,证明了特征线统一模型及特征线偏差提取方法的有效性和实用性,解决了齿面复杂特征线的可测性问题。同时,齿轮特征线统一模型在齿轮工艺误差溯源、传动性能预报等方面也有重要应用价值。     

双盘式渐开线测量仪测点位置调整方式

分析了双盘式渐开线测量仪中测点位置偏差对渐开线齿形测量的影响,探讨了高精度调整测点位置的两种方法:试验调整法与误差补偿调整法。试验调整法是根据测点偏离导轨平面测量渐开线齿形时,测量结果中齿形角小于实际值的原理,调整测头处于不同位置并测量渐开线齿形,齿形角最大的测量曲线对应的测点位置即为最佳位置。误差补偿调整法是在测点处于高于导轨平面的两个位置时,分别测量同一渐开线齿形,通过对测点偏移量逐次试值,补偿两次测量结果,使得测量结果中齿形偏差相同,获得测头偏移量。分析得出,上述两种方法调整测头位置的极限偏差分别为±0.010 mm和±0.015 mm,均可满足1级(GB/T10 095.1-2 001)渐开线齿形的测量要求。     

齿廓偏差测量起始点的确定方法

齿轮测量中心作为齿轮测量技术的先进发展方向,正成为目前多数齿轮厂家检测齿轮的首选检测产品.基于电子展成原理的齿轮测量中心能测量渐开线圆柱齿轮的齿距偏差、齿廓偏差和螺旋线偏差.根据国家标准GB/T 10095.1-2001<渐开线圆柱齿轮精度>和GB/T 13924-2008<渐开线圆柱齿轮精度检验细则>中齿廓偏差的定义和测量规范,给出渐开线圆柱齿轮齿廓偏差测量起始点和终止点的计算方法和公式,并通过一实例加以说明.该计算方法适用于齿轮偏差测量仪器的软件开发.     

直母线锥盘金属带式无级变速器带的轴向偏移分析

分析了直母线锥盘金属带式无级变速器带的轴向偏移。阐述了传统控制方法的弊端：传统曲母线锥盘与金属片产生角点接触，在传动比i=1附近传动比变化不连续；在传动比i=1时，预置带的轴向偏移量只能使带的最大偏移量减小到未调整时的50％～60％。提出复合母线锥盘，锥盘母线与金属片侧边共轭，既完全消除了金属带的轴向偏移，又与直母线锥盘具有相同的接触强度，提高了无级变速器的传动能力，扩大了无级变速器的应用范围。     

用三坐标机测量齿轮齿廓总偏差

阐述了应用三坐标测量机,对渐开线圆柱齿轮齿廓进行数字化扫描和数字图像分析的方法,并通过MATLAB语言编写程序计算了齿廓的总偏差。     

基于移动最小二乘法的渐开线齿轮齿廓曲线拟合方法

针对现有渐开线齿轮齿廓曲线拟合方法精度不高的缺点,提出了一种用移动最小二乘法(MLS)拟合齿廓曲线的新方法,并通过齿距偏差的计算对该方法进行了实例验证。利用三坐标测量机对某齿轮进行测量,得到齿廓数据点和齿距偏差;根据移动最小二乘法原理和实验数据,用MATLAB编程实现了齿廓曲线的拟合;根据拟合结果,利用图解法计算出了左齿廓齿距偏差。与最小二乘法(LS)的拟合结果的对比表明,用移动最小二乘法拟合齿廓曲线精度更高,误差更小,具有良好的拟合效果。齿距偏差计算结果表明,单个齿距偏差和齿距累积偏差与实测值一致,表明该方法准确、有效。研究结果可为齿廓曲线的拟合和齿距偏差的计算提供参考。     

基于PRO/E的球面渐开线直齿圆锥齿轮的精确参数化建模分析

由于设计和制造手段的限制,直齿圆锥轮齿廓曲线都是用背锥面上的渐开线来近似代替理论的球面渐开线,因此存在误差.结合球面渐开线的形成特点,运用空间几何学和计算机建模方法,在Pro/EWildfire 3.0中精确的建立了理论齿廓曲线的齿轮参数化模型.通过改变参数值来重新构建齿轮模型,简化了设计步骤、提高了设计的柔性.